Диссертация (1025532), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Выпуклая поверхность изготавливается первой, затем изготавливаетсяплоская поверхность, при этом деталь центрируется относительно осивращения выпуклой поверхности. Зеркальное покрытие наносится только нарабочую выпуклую поверхность. При юстировке в объективе контроль95осуществляется с обратной стороны от рабочей выпуклой поверхности черезстекло (Рисунок 3.2).Рисунок 3.2.
Схема юстировки второго зеркалаВ обоих вариантах расстояние сдвига интерферометра S2 в точку контролявторого зеркала рассчитывается по фактическим конструктивным параметрам.Дополнительно тонкая юстировка второго зеркала осуществляется, принеобходимости, в процессе контроля качества объектива по анализуформируемого изображения – корректируется остаточная величина комыразворотом и наклонами второго выпуклого зеркала и астигматизма сдвигомзеркала вдоль оптической оси.Разработанный метод юстировки объективов с внеосевыми зеркалами былвнедрен на ПАО «Красногорский завод им.
С.А. Зверева» в производственныхпроцессах юстировки аппаратуры ШМАСР.Из-за близкого расположения узел входной щели и посадочное местоприемника изображения целесообразно будет конструктивно объединить вединый фокальный узел. При этом удобно в составе узла входной щелииспользовать отклоняющее плоское зеркало (Рисунок 3.3).96Рисунок 3.3. Варианты расположения отклоняющей призмы в фокальном узлеобъективаПлоское зеркало в составе узла входной щели можно выполнить в видетрехгранной призмы, на одной грани которой наносится щелевая диафрагма, ана другой грани – зеркальное покрытие.
Входную щель на призме можноразмещать как со стороны входного объектива, так и со стороны спектрометра.Узел входной щели юстируется в составе фокального узла, контролируядлиннофокусной зрительной трубой, которая может быть объединена сколлиматором,добавлениемкнемуокуляра(Рисунок3.4).Щельподсвечивается, и ее изображение рассматривается в окуляр трубы.
Затемпроизводится контроль качества объектива спектрометра.Рисунок 3.4. Схема юстировки входной щели973.3.Схема контроля качества зеркального объектива с эксцентричнорасположенным полем изображенияОптические системы с эксцентрично расположенным полем работают снаклонными пучками лучей, главный луч входного пучка, попадающий в центрполя изображения, наклонен к оптической оси на угол γ, а входной зрачоквынесен за пределы оптических компонентов на значительное расстояние. Дляправильной установки входной щели и контроля качества объективанеобходимо строго выставлять взаимное угловое положение зрительной трубы(коллиматора) и объектива. Отсутствие хроматических аберраций в оптическойсистеме позволяет осуществлять визуальный контроль объектива в видимомдиапазоне спектра.Известны методы контроля качества объективов с помощью коллиматора[109, 117], однако имеются проблемы практической реализации схемыконтроля. Коллиматорная установка для проверки качества должна иметь в 3-5раз большее фокусное расстояние, чем у контролируемого объектива и угловоеполе обычно не удается получить более чем 2°-3°.
Чтобы проверить объективне только на оси, но и на крайних углах поля необходимо засвечивать входнойзрачок объектива коллимированными пучками под углом к оптической оси, аследовательно разворачивать объектив вокруг центра входного зрачка, которыйвынесен за пределы и не материализован элементами оптической системы,кроме того для перемещений объектива необходимо конструировать сложные иточные механизмы.На Рисунке 3.5 предложена схема контроля с использованием плоскихзеркал для проверки качества объектива. В данной схеме объектив приконтроле на крайних углах поля остается неподвижным. Если использоватьодно плоское зеркало, то его поворот будет уводить пучок лучей из центравходного зрачка, поэтому используется два зеркала – одно зеркало уводит, авторое возвращает пучок в центр входного зрачка под необходимым углом.98Расстояние между центрами первого и второго зеркал равно L1, расстояние отцентра второго зеркала до центра входного зрачка аппаратуры – L2.Рисунок 3.5.
Схема контроля с использованием плоских зеркалПрежде всего, для расчетов необходимо ввести основную системукоординат (ОСК). Ось Z ОСК расположена вдоль выходного пучкаколлиматора, ось X направлена вертикально вниз, ось Y дополняет систему доправой. Начало ОСК установим на пересечение осей вращения первого по ходулуча зеркала.Каждое зеркало должно быть установлено в двухстепенном подвесе свозможностью точного разворота на необходимые углы вокруг вертикальной игоризонтальной осей. Величины углов разворота зеркал должны отсчитыватьсяс помощью прецизионных углоизмерительных приборов – автоколлиматоровилиавтоколлимационныхотражающихвизирования.поверхностейтеодолитов,зеркал,автономнометодомстоящихнапротивавтоколлимационного99Рисунок 3.6. Расположение зеркал в основной системе координатНа Рисунке 3.6 зеркала стоят в исходном положении – вертикально сразворотом вокруг вертикальной оси на углы φ1 и φ2 от оси Z ОСК.
Координатывекторанормалипервогоивторогозеркалвисходномположениисоответственно описываются формулами:(3.1)Направляющий вектор выходного пучка коллиматора имеет координатыНа выходе системы коллиматор + зеркала координаты направляющеговектора в исходном положении зеркал находятся по формулам:(3.2)100Проверяемый объектив устанавливается так, чтобы в исходном положениицентральный луч из коллиматора на выходе системы коллиматор+зеркаласовпадал с главным лучом объектива попадающем в центр входного зрачка.Зеркала будут разворачиваться от начального положения на углы (α1, β1) и(α2, β2) вокруг своих осей вращения. Углы α – разворот вокруг оси X, углы β –разворот вокруг оси Y, при этом важна последовательность, первымпроизводится разворот вокруг оси X.
Соответственно после разворота векторанормалей зеркал станут описываться выражениями:(3.3)Аналогично,послеотраженияотпервогозеркала,координатынаправляющего вектора изменятся следующим образом:(3.4)где угол ψ1 соответствует развороту пучка в горизонтальной плоскости, аугол ω1– в вертикальной.Зная координаты векторов A1 и A2, остается лишь по формулам векторнойалгебры [118] найти координаты вектора N1 нормали к поверхности первогоплоского зеркала:(3.5)101Далее пучоклучейотражаетсяот второгозеркала.Координатынаправляющего вектора преобразуются тем же образом, что и в формулах (3.2):(3.6)где (ω2, ψ2) – углы разворота пучка света от исходного положения навыходе системы коллиматор+зеркала, которые соответствуют задаваемымзначениям поля проверяемого объектива (Рисунок 3.7).A3ω2ψ2Рисунок 3.7. Ориентация вектора A3 при проверке качества объективапо полюВектор N2 нормали к поверхности второго плоского зеркала:(3.7)Найдем координаты точки центра второго зеркала:102(3.8)Аналогично можно найти координаты точки Oвх.зр.
центра входного зрачка:(3.9)Рисунок 3.8. Схема для расчета хода центрального луча припроизвольном задании связки углов в системеНаходим точку M2 пересечения центрального луча после отражения отпервого зеркала с отражающей поверхностью второго зеркала (Рисунок 3.8).Орт нормали N2 и точка O2 определяют уравнение плоскости зеркала [118]:(3.10)Запишем уравнение прямой центрального луча после отражения отпервого зеркала в параметрической форме:103(3.11)Далее из формул (8) и (9) находим параметр t1:Точка M2 будет иметь координаты:Составим уравнения прямой центрального луча после отражения отвторого плоского зеркала:(3.13)Подставив в эти уравнения координаты точки Oвх.зр. центра входногозрачка найдем ω1 (ψ2 , ω2 , φ1 , φ2 , L1 , L2 ) и ψ1 (ψ2 , ω2 , φ1 , φ2 , L1 , L2 ).Соответственно, сопоставив формулы (3.5), (3.7) и (3.3), можно вычислитьуглы (α1, β1) и (α2, β2):(3.14)104Именно эти углы необходимо выставлять и контролировать при разворотезеркал.
С использованием современных прецизионных углоизмерительныхприборов можно контролировать углы (α1, β1) и (α2, β2) с погрешностью менее0,5 угл.с. (Таблица 12). При этом общая погрешность задания угловыхкоординат во входном зрачке объектива составит не более 2 угл.с. по двумкоординатным осям.Разработанная схема контроля качества зеркальных объективов сэксцентричнорасположеннымполемизображения,сиспользованиемколлиматора и двух поворотных плоских зеркал может быть использована прифотограмметрической аттестации аппаратуры ДЗЗ. Известные методикифотограмметрической аттестации требуют точного знания угловой связкилучей на входе в систему [109, 119].
Преимущество данной схемы заключаетсяв том, что контроль по полю осуществляется при неподвижно установленныхколлиматоре и объективе, таким образом, исключаются ошибки механическихперемещений. Применение предложенного метода в практике контроляобеспечит возможность точного задания угловой связки коллимированныхлучей на входе в объектив, что в конечном итоге позволит упростить иповысить достоверность фотограмметрической аттестации, а следовательноповыситьточностьрешенияфотограмметрическихзадачпоснимкам,получаемым при эксплуатации оптико-электронной аппаратуры ДЗЗ [120].Разработанный метод был внедрен на ПАО «Красногорский завод им.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
